Контрольная течь

Авторы патента:

Валов Олег Андреевич (RU)

Кожевников Евгений Михайлович (RU)

Морозов Владимир Сергеевич (RU)

G01M3/00 - Испытание устройств на герметичность (исследование проницаемости пористых материалов; обнаружение наличия трещин или разрывов вообще G01N)

G01F13/00 - Устройства для объемного измерения, а также для дозирования жидкостей, газов или сыпучих тел, не отнесенные к предыдущим группам

Владельцы патента RU 2655000:

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "ГЕРМЕС" (RU)

Изобретение относится к контрольным течам и может быть использовано, например, для получения количественных характеристик негерметичности изделий, настройки и определения чувствительности течеискательной аппаратуры. Сущность: контрольная течь содержит герметичный непроницаемый корпус (1), заполненный пробным газом, с герметично встроенным в него проницаемым элементом (3); датчик давления (4) пробного газа в корпусе (1), электронное устройство (5), отражающее на дисплее (8) в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент (3); электронный таймер (6) и датчик (7) температуры, сообщенные с электронным устройством (5). При этом в память электронного устройства (5) заложены значение измеренного внутреннего объема полости течи и соотношения, позволяющие автоматически определять поток пробного газа. Технический результат: повышение точности определения потока пробного газа от контрольной течи. 1 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к контрольным течам, и может найти применение в тех областях техники, где проводится контроль герметичности изделий с получением количественных характеристик негерметичности, выполняется настройка, определение чувствительности и метрологическое обеспечение течеискательной аппаратуры.

Известна капиллярная контрольная течь (ОСТ 92-2125-87. Контрольные течи. Технические условия), выполненная в виде металлического баллона, который заполняется пробным газом. Для получения стабильного потока пробного газа используется тянутый стеклянный капилляр, устанавливаемый герметично в корпус контрольной течи. Однако недостатком является то, что в процессе истечения пробного газа, давление газа в баллоне уменьшается и, соответственно, изменяется величина потока, а учитывая, что поток от контрольной течи является эталонным значением для расчета величины негерметичности изделия при проведении испытаний его на герметичность, то неточность величины потока может отразиться на неправильной оценке герметичности изделия.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является контрольная течь, которая содержит электронное устройство и отражает на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент, выраженное в единицах измерения потока и определяемое по известному соотношению, полученному в процессе ее калибровки (Патент РФ на ПМ №108142, опубл. 10.09.11). Недостатком данного устройства является необходимость периодической калибровки с целью уточнения калибровочного графика и корректировки поправочных коэффициентов.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение точности определения потока пробного газа от контрольной течи, обеспечение удобства ее эксплуатации.

Для решения этой проблемы контрольная течь, содержащая герметичный непроницаемый корпус, заполненный пробным газом, герметично встроенный в корпусе проницаемый элемент и прибор, регистрирующий давление газа в корпусе и преобразующий давление газа в пропорциональный электрический сигнал, электронное устройство, отражающее на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент, согласно изобретению дополнительно содержит датчик температуры и электронный таймер, сообщенные с электронным устройством, в память которого заложены значение измеренного внутреннего объема полости течи и соотношения, позволяющие автоматически определять поток пробного газа

где

Q - поток пробного газа от контрольной течи в процессе эксплуатации, м³⋅Па/с;

t_А - среднее значение температуры среды в процессе автокалибровки течи, °С;

t - температура среды в процессе эксплуатации течи, °С;

К_Т - поправочный температурный коэффициент;

Q_A - поток пробного газа, определенный в процессе автокалибровки по соотношению

где

V_T - объем внутренней полости контрольной течи, м³;

Р₀ - давление пробного газа в течи в начальный момент измерения, Па;

P₁ - давление пробного газа в течи в конечный момент измерения, Па;

τ - время между измерениями давления Р₀ и P₁, с.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:

- снабжение течи электронным таймером и датчиком температуры позволяет измерять время, в течение которого давление пробного газа в корпусе течи изменяется от значения Р₀ до давления P₁ и среднее значение температуры течи за этот период;

- введение в память электронного устройства значения внутреннего объема полости течи и соотношений, позволяющих определять (рассчитать) величину потока пробного газа течи, что обеспечивает выполнение автоматической калибровки контрольной течи, нажатием кнопки.

Сравнение заявляемого технического решения - контрольной течи - с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна.

Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».

Предлагаемая конструкция течи иллюстрируется чертежом, где изображена структурная схема контрольной течи.

В состав течи входит герметичный металлический корпус 1, снабженный заправочным клапаном 2, через который в корпус течи заполняется пробный газ. В корпус герметично устанавливается проницаемый элемент 3, например стеклянный тянутый капилляр. К корпусу герметично присоединен датчик давления 4, с помощью которого измеряется давление пробного газа в корпусе течи. Измеренное значение давления пробного газа в виде сигнала поступает на микроконтроллер 5 (электронное устройство). На микроконтроллер 5 также приходят сигналы с микросхемы часов реального времени 6 (электронный таймер), датчика температуры 7. После необходимой обработки рабочие параметры контрольной течи выводятся на жидкокристаллический дисплей 8.

Датчик давления 4 предназначен для измерения давления пробного газа в корпусе течи, преобразования давления в электрический сигнал, пропорциональный давлению, и передачи сигнала на микроконтроллер 5.

Датчик температуры 7 предназначен для измерения температуры в помещении и течи в процессе автокалибровки, необходимой для определения и введения в расчетную формулу температурной поправки в процессе эксплуатации, преобразования температуры в электрический сигнал, пропорциональный температуре, и передачи сигнала на микроконтроллер.

Микроконтроллер 5 предназначен для приема и обработки сигналов, поступающих со всех устройств контрольной течи, запоминания и обработки этих сигналов, определения величины потока пробного газа по известному соотношению и индикации значения потока пробного газа на дисплее в требуемых единицах измерения.

Микросхема часов реального времени 6 предназначена для измерения необходимых отрезков времени и посылки сигнала по окончании измеренного отрезка времени на микроконтроллер.

Работа контрольной течи осуществляется следующим образом. После измерения объема внутренней полости течи (гравиметрическим или газовым методом), установки в корпус 1 требуемого проницаемого элемента 3, заполнения течи пробным газом и первичного определения потока пробного газа, введения в память электронного устройства 5 значения объема внутренней полости течи V_T и поправочного коэффициента К_Т, контрольная течь может быть использована для проведения испытаний на герметичность изделий. В процессе эксплуатации поток пробного газа через проницаемый элемент 3 уменьшается, так как уменьшается давление пробного газа в корпусе течи. Для уточнения потока пробного газа на контрольной течи включается кнопка для выполнения операции «автокалибровка», т.е. определение потока пробного газа. В момент включения кнопки «автокалибровка» микроконтроллер 5 фиксирует с микросхемы часов 6 реального времени и запоминает начало отсчета времени, на микроконтроллер 5 подается сигнал с датчика давления 4, пропорциональный значению давления пробного газа, и запоминается это значение. С датчика температуры 7 на микроконтроллер 5 также подается сигнал, запоминается значение температуры. Далее температура измеряется и запоминается через определенные промежутки времени, с целью определения среднего значения температуры в процессе калибровки. По окончании процесса автокалибровки, время выполнения которой задано заранее и контролируется по микросхеме часов 6 реального времени, на микроконтроллер подается сигнал для измерения и запоминания давления пробного газа с датчика давления 4 и окончания измерения и осреднения значений с датчика температуры 7.

Значение потока пробного газа Q_A, м³⋅Па/с, определенное в процессе автокалибровки, вычисляется по соотношению

где V_T - объем внутренней полости контрольной течи, м³;

Р₀ - давление пробного газа в течи в начальный момент измерения, Па;

P₁ - давление пробного газа в течи в конечный момент измерения, Па;

τ - время между измерениями давления Р₀ и P₁, с.

В процессе эксплуатации при подаче питания на контрольную течь, на дисплей с микроконтроллера подается сигнал на индикацию значения потока пробного газа Q с учетом температурной поправки, рассчитанного по соотношению

где Q - поток пробного газа от контрольной течи в процессе эксплуатации, м³⋅Па/с;

t_A - среднее значение температуры среды в процессе автокалибровки течи, °С;

t - температура среды в процессе эксплуатации течи, °С;

К_Т - поправочный температурный коэффициент.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции контрольной течи с операцией автоматической калибровкой позволит точнее определять поток пробного газа непосредственно перед испытаниями изделий на герметичность. Это особенно актуально для контрольных течей с потоками пробного газа в диапазоне от 10^-5 до 10^-4 м³⋅Па/с, так как поток пробного газа для таких течей за неделю изменяется до десятков процентов. Изменение потока пробного газ от контрольной течи δQ, %, в процентном выражении оценивается по соотношению (Евлампиев А.И., Попов Е.Д., Сажин С.Г., Сумкин П.С. Течеискание. М.: Издательский дом «Спектр», 2011)

где Q - поток пробного газа контрольной течи, м³⋅Па/с;

τ - время истечения пробного газа, с;

Р - давление пробного газа в полости течи, Па;

V_T - объем внутренней полости контрольной течи, м³.

Учитывая, что объем внутренней полости течи составляет порядка 0,0002 м³, а максимальное давление заполняемого пробного газа составляет 1,0 МПа (10 кгс/см²), то по вышеприведенному соотношению получается, что поток пробного газа за неделю (7 дней ×24 часа ×3600 с = 604800 с) изменится для контрольных течей

- с потоком 1,0⋅10^-5 м³⋅Па/с на 3,02%;

- с потоком 1,0⋅10^-4 м³⋅Па/с на 30,2%.

При проведении автоматической калибровки с применением датчика измерения абсолютного давления типа Rosemount 3051S, основная относительная погрешность которого составляет ±0,02% (Тематический каталог. Датчики давления. ЗАО «ПГ «Метран»), абсолютная ошибка при измерении абсолютного давления 1,1 МПа составит ±220 Па. По ОСТ 92-2125-87 погрешность измерения потока пробного газа для капиллярных контрольных течей не более ±30%. Для уменьшения влияния погрешности измерения давления на величину определяемого потока пробного газа зададим значение изменения давления Р₀-P₁=4400 Па, тогда время автоматической калибровки по соотношению из формулы изобретения составит для контрольной течи:

- с потоком пробного газа 1,0⋅10^-4 м³⋅Па/с ~ 2,4 часа;

- с потоков пробного газа 1,0⋅10^-5 м³⋅Па/с ~ 24,4 часа.

Контрольная течь, содержащая герметичный непроницаемый корпус, заполненный пробным газом, герметично встроенный в корпусе проницаемый элемент и прибор, регистрирующий давление газа в корпусе и преобразующий давление газа в пропорциональный электрический сигнал, электронное устройство, отражающее на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик температуры и электронный таймер, сообщенные с электронным устройством, в память которого заложены значение измеренного внутреннего объема полости течи и соотношения, позволяющие автоматически определять поток пробного газа

где Q - поток пробного газа от контрольной течи в процессе эксплуатации, м³⋅Па/с;

t_A - среднее значение температуры среды в процессе автокалибровки течи, °С;

t - температура среды в процессе эксплуатации течи, °С;

K_T - поправочный температурный коэффициент;

Q_A - поток пробного газа, определенный в процессе автокалибровки по соотношению

где V_T - объем внутренней полости контрольной течи, м³;

Р₀ - давление пробного газа в течи в начальный момент измерения, Па;

P₁ - давление пробного газа в течи в конечный момент измерения, Па;

τ - время между измерениями давления Р₀ и P₁, с.

Изобретение относится к способам дистанционного мониторинга нефтяного пятна, образовавшегося подо льдом при аварийной утечке нефти из подводного нефтепровода. Сущность: в место (3) утечки нефти из подводного нефтепровода (2) подают магнитный материал в мелкодисперсном состоянии.

Способ определения остаточного ресурса трубопровода // 2654154

Изобретение относится к диагностике трубопроводов для оценки их остаточного ресурса. Способ определения остаточного ресурса трубопровода может быть применен для определения остаточного ресурса трубопровода в напорных трубопроводах круглого сечения.

Способ гидравлического испытания и устройство для гидравлического испытания // 2649619

Настоящее изобретение относится к способу гидравлического испытания с использованием воды, выполняемому для проверки качества сварной трубы, например трубы, сваренной при помощи электрической контактной сварки, или спиральной трубы, и бесшовной трубы.

Способ и устройство контроля герметичности днищ топливных баков жидкостных ракет // 2649215

Изобретение относится к области испытаний на герметичность и может быть использовано для контроля герметичности днищ топливных баков жидкостных ракет. Сущность: изделие (2) размещают в испытательной вакуумной камере, состоящей из монтажного стола (1) и вакуумного колпака (3).

Способ и устройство контроля герметичности капсул с источником ионизирующего излучения // 2649080

Изобретение относится к области исследований устройств на герметичность и может быть использовано для контроля герметичности капсул с источником ионизирующего излучения.

Диагностика промышленных процессов c помощью измерений температуры инфракрасного излучения // 2642931

Группа изобретений относится к диагностике систем управления и контроля в промышленных процессах. Способ проведения диагностики с помощью полевого устройства и идентификации в ответ на это диагностируемого состояния в промышленном процессе, содержит этапы, на которых: измеряют инфракрасные излучения из места в промышленном процессе с помощью матрицы инфракрасных датчиков, содержащей множество инфракрасных датчиков; сравнивают выходной сигнал с первого участка матрицы датчиков с выходным сигналом со второго участка матрицы датчиков; в ответ на сравнение предоставляют выходной сигнал, указывающий диагностируемое состояние, на основе соотношения между выходным сигналом от первого участка матрицы датчиков и выходным сигналом от второго участка матрицы датчиков, определенного на этапе сравнения.

Стенд для испытаний гидромеханических пакеров двустороннего действия // 2638046

Изобретение относится к стенду для испытаний гидромеханических пакеров двустороннего действия. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей стенда.

Способ испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб (варианты) и устройство для его реализации (варианты) // 2630547

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, в частности прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий с помощью пневматических или гидравлических средств при высокой температуре, и может быть использовано при проведении испытаний вновь разрабатываемых неметаллических и гибких металлических труб, предназначенных для использования в автоматических установках пожаротушения, в том числе сертификационных испытаниях на пожаростойкость.Способ испытаний неметаллических и гибких металлических труб на пожаростойкость (варианты) и устройство для его реализации (варианты) включает автоматическое поддержание вокруг испытываемой трубы определенной температуры и определенной величины гидравлического или пневматического давления внутри заполненной или незаполненной жидким веществом трубы, непрерывный автоматический контроль за целостным состоянием трубы, а также отключение подачи жидкого или газообразного вещества и отключение нагревателя в случае протечки трубы.

Способ испытания пневмогидравлической системы // 2629697

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть применено в различных видах техники, где используется пневмогидравлическая система. Заявленный способ испытания пневмогидравлической системы включает подачу контрольного газа в пневмогидравлическую систему, контроль испытательного давления в ней и проверку герметичности, при этом после подачи контрольного газа во внутреннюю полость пневмогидравлической системы до закрытых элементов пневмогидравлической арматуры, которые не позволяют перетекание контрольного газа в другие полости пневмогидравлической системы без принудительного открытия элементов пневмогидравлической арматуры, поочередно проверяют функционирование элементов пневмогидравлической арматуры путем их срабатывания, фиксируют перетекание контрольного газа, контролируя наличие испытательного давления контрольного газа в соответствующих полостях пневмогидравлической системы, после чего проводят проверку герметичности заполненных полостей пневмогидравлической системы, после заполнения контрольным газом всей пневмогидравлической системы поочередно сбрасывают контрольный газ из полостей, расположенных за каждым элементом пневмогидравлической арматуры, контролируют испытательное давление на входе в каждый элемент пневмогидравлической арматуры, после чего поочередно производят замер герметичности на выходе каждого элемента пневмогидравлической арматуры, затем сбрасывают контрольный газ из оставшихся заполненных контрольным газом полостей пневмогидравлической системы в последовательности, обеспечивающей несрабатывание элементов пневмогидравлической арматуры, ранее проверенных на функционирование и на герметичность, далее контролируют отсутствие давления контрольного газа во всех полостях пневмогидравлической системы.

Способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, и устройство для его осуществления // 2628872

Группа изобретений относится к области дистанционного контроля герметичности газонефтесодержащего оборудования и может быть использована для определения места утечки жидкости или газа из магистрального трубопровода, находящегося в траншее под грунтом.

Измеритель содержания дисперсной фазы в газовом потоке // 2644449

Изобретение относится к области контроля качества подготовки природного и попутного нефтяного газов к транспорту, а также к области контроля качества жидкостей, транспортируемых по трубопроводам, в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано на топливно-энергетических, химических, нефтехимических и нефтегазоперерабатывающих предприятиях.

Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости // 2642094

Изобретение относится к области устройств для выдачи жидкости и может применяться для автоматической подачи заданных объемов жидкости. Устройство содержит емкость с впускным и выпускным отверстиями и размещенный в емкости корпус.

Устройство для получения многокомпонентных газовых смесей (варианты) // 2635127

Изобретение относится к устройствам для получения стандартных образцов газовых смесей на основе инертных и постоянных газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Универсальная система дозирования жидкостей на базе мембранного насоса // 2628984

Изобретение относится к области дозирования жидкостей и представляет собой пневмоэлектронную универсальную (по отношению к операциям порционного и непрерывного дозирования) систему, которая может быть использована для автоматизации целого ряда технологических процессов, включающих операции дозирования жидкостей (расфасовка технических жидкостей в тару, дозирование химреагентов на объектах очистки промышленных сточных вод, нанесения клеевых составов в сборочных производствах с клеевыми соединениями машиностроения и деревообрабатывающей промышленности и др.).

Смеситель-дозатор пресс-экструдера // 2626057

Изобретение относится к кормопроизводству, а именно экструдированию смеси кормовых продуктов. Смеситель-дозатор пресс-экструдера содержит бункер (смесительную емкость), в нижней части которого крепится подающий шнек.

Способ автоматического дозирования сыпучих материалов и устройство для его осуществления // 2620905

Изобретение относится к области дозирования сыпучих материалов с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов из резервуара независимо от веса тел и способа их подачи.

Регулятор соотношений расходов потоков двух сред // 2620631

Изобретение относится к области газодинамики и гидравлики, в частности может быть использовано для работы системы газообеспечения газосварочных горелок, электродуговых плазмотронов.

Устройство для автоматической выдачи жидкости // 2615344

Устройство для дозирования жидкости // 2615011

Областью применения изобретения являются бытовые устройства для дозирования чистящих составов для мытья посуды, кондиционера для ткани и др. Предлагаются изделие и способ для выпуска доз жидкости, вязкость которой снижается при увеличении скорости сдвига и находится в диапазоне от 1 мПа⋅с до 350 мПа⋅с, измеренная при скорости сдвига 1000 с-1 и температуре 20°C.

Устройство дозирования антискаланта // 2614705

Изобретение относится к вспомогательным устройствам для систем очистки и/или обессоливания жидкости, преимущественно воды для бытового и/или питьевого водоснабжения, предназначенным для использования в бытовых и/или промышленных условиях, на дачных и садовых участках.